Hvordan gjør dethalvleder optisk forsterkeroppnå forsterkning?
Etter ankomsten av tiden med optisk fiberkommunikasjon med stor kapasitet, har optisk forsterkningsteknologi utviklet seg raskt.Optiske forsterkereAmplify inngangsoptiske signaler basert på stimulert stråling eller stimulert spredning. I henhold til arbeidsprinsippet kan optiske forsterkere deles inn i halvleder optiske forsterkere (SOA) ogOptiske fiberforsterkere. Blant dem,halvleder optiske forsterkereer mye brukt i optisk kommunikasjon i kraft av fordelene med bredt gevinstbånd, god integrasjon og bredt bølgelengdeområde. De er sammensatt av aktive og passive regioner, og den aktive regionen er forsterkningsregionen. Når lyssignalet passerer gjennom det aktive området, får det elektronene til å miste energi og gå tilbake til grunntilstanden i form av fotoner, som har samme bølgelengde som lyssignalet, og forsterker dermed lyssignalet. Den halvleder optiske forsterkeren konverterer halvlederbæreren inn i den omvendte partikkelen ved drivstrømmen, forsterker den injiserte frølysamplitude og opprettholder de grunnleggende fysiske egenskapene til det injiserte frølyset som polarisering, linjebredde og frekvens. Med økningen av arbeidsstrømmen øker den optiske utgangen også i et visst funksjonelt forhold.
Men denne veksten er ikke uten grenser, fordi halvlederoptiske forsterkere har et gevinst metningsfenomen. Fenomenet viser at når den optiske strømmen er konstant, øker forsterkningen med økningen av den injiserte bærerkonsentrasjonen, men når den injiserte bærerkonsentrasjonen er for stor, vil forsterkningen mette eller til og med avta. Når konsentrasjonen av den injiserte bæreren er konstant, øker utgangseffekten med økningen av inngangseffekten, men når inngangsoptisk effekt er for stor, er bærerforbrukshastigheten forårsaket av eksitert stråling for stor, noe som resulterer i gevinstmetning eller nedgang. Årsaken til gevinstmetningsfenomenet er samspillet mellom elektroner og fotoner i det aktive regionmaterialet. Enten fotonene som genereres i forsterkningsmediet eller de eksterne fotonene, er hastigheten som den stimulerte strålingen bruker bærerne relatert til hastigheten som transportørene fyller på det tilsvarende energinivået i tid. I tillegg til den stimulerte strålingen, påvirker også bærerhastigheten som konsumeres av andre faktorer, noe som påvirker gevinst metning negativt.
Siden den viktigste funksjonen til halvleder optiske forsterkere er lineær amplifisering, hovedsakelig for å oppnå amplifisering, kan den brukes som effektforsterkere, linjeforsterkere og forforsterkere i kommunikasjonssystemer. Ved den overførende enden brukes halvlederoptisk forsterker som en effektforsterker for å forbedre utgangseffekten i den overførende enden av systemet, noe som i stor grad kan øke reléavstanden til stamstammen. I transmisjonslinjen kan den optiske forsterkeren for halvleder brukes som en lineær reléforsterker, slik at transmisjonsregenerativ reléavstand kan utvides igjen med sprang og grenser. Ved mottakende ende kan halvlederoptisk forsterker brukes som forforsterker, noe som kan forbedre mottakerens følsomhet. Gevinstmetningskarakteristikkene til halvlederoptiske forsterkere vil føre til at forsterkningen per bit er relatert til den forrige bitsekvensen. Mønstereffekten mellom små kanaler kan også kalles modulasjonseffekt på tvers av gevinst. Denne teknikken bruker det statistiske gjennomsnittet av modulasjonseffekt på tvers av gevinst mellom flere kanaler og introduserer en kontinuerlig kontinuerlig bølge med middels intensitet i prosessen for å opprettholde strålen, og komprimerer dermed den totale forsterkningen til forsterkeren. Deretter reduseres kryssgain-modulasjonseffekten mellom kanaler.
Halvleder optiske forsterkere har enkel struktur, enkel integrasjon og kan forsterke optiske signaler av forskjellige bølgelengder, og er mye brukt i integrasjonen av forskjellige typer lasere. For tiden fortsetter laserintegrasjonsteknologien basert på halvlederoptiske forsterkere å modnes, men det må fortsatt gjøres innsats i de følgende tre aspektene. Den ene er å redusere koblingstapet med den optiske fiberen. Hovedproblemet med den optiske forsterkeren for halvleder er at koblingstapet med fiberen er stort. For å forbedre koblingseffektiviteten, kan det legges til et objektiv til koblingssystemet for å minimere refleksjonstapet, forbedre symmetrien til bjelken og oppnå høy effektivitetskobling. Det andre er å redusere polarisasjonsfølsomheten til halvleder optiske forsterkere. Polariseringskarakteristikken refererer hovedsakelig til polarisasjonsfølsomheten til det innfallende lyset. Hvis den optiske forsterkeren for halvleder ikke er spesialbehandlet, vil den effektive båndbredden til forsterkningen reduseres. Kvantumbrønnstruktur kan effektivt forbedre stabiliteten til halvleder optiske forsterkere. Det er mulig å studere en enkel og overlegen kvantebrønnstruktur for å redusere polarisasjonsfølsomheten til halvlederoptiske forsterkere. Den tredje er optimaliseringen av den integrerte prosessen. For tiden er integrasjonen av halvleder optiske forsterkere og lasere for komplisert og tungvint i teknisk prosessering, noe som resulterer i et stort tap i tap av optisk signaloverføring og innsetting av enheter, og kostnadene er for høye. Derfor bør vi prøve å optimalisere strukturen til integrerte enheter og forbedre presisjonen til enheter.
I optisk kommunikasjonsteknologi er optisk amplifiseringsteknologi en av støtteteknologiene, og halvleder optisk forsterkerteknologi utvikler seg raskt. For øyeblikket har ytelsen til halvlederoptiske forsterkere blitt betydelig forbedret, spesielt i utviklingen av nye generelle optiske teknologier som multiplexing av bølgelengde eller optiske koblingsmodus. Med utviklingen av informasjonsindustrien vil den optiske amplifiseringsteknologien som er egnet for forskjellige bånd og forskjellige applikasjoner bli introdusert, og utviklingen og forskningen til nye teknologier vil uunngåelig gjøre at halvleder optisk forsterkerteknologi fortsetter å utvikle og blomstre.
Post Time: Feb-25-2025